ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА Лекция 1 6 СОСТАВЛЕНИЕ УРАВНЕНИЙ ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ РЕАКЦИЙ
Нахождение коэффициентов в уравнениях окислительно-восстановительных реакций методом электронного баланса Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций методом электронно-ионного баланса Составление уравнений реакций, протекающих в кислой среде Составление уравнений реакций, протекающих в щелочной среде Составление уравнений реакций, протекающих в нейтральной среде Составление уравнений реакций с незаданной средой ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА Модуль 4. Лекция 16. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций
По изменению с. о. атомов элементов окислитель восстановитель вос-ль ок-ль Электронная схема 3 - окисление 1 - восстановление Коэффициенты в уравнении 3 MnO 2 + KClO 3 + KOH 3 K 2 MnO 4 + KCl + H 2 O Молекулярное уравнение 3MnO 2 + KClO 3 + 6KOH = 3K 2 MnO 4 + KCl + 3H 2 O Нахождение коэффициентов в уравнении реакции методом электронного баланса ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА Модуль 4. Лекция 16. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций
По изменению с. о. атомов элементов окислитель восстановитель ок-ль вос-ль Электронная схема 10 - окисление 1 - восстановление Молекулярное уравнение 2Ca 3 (PO 4 ) 2 + 10 C + 3SiO 2 = 3CaSiO 4 + P 4 + 10 CO Нахождение коэффициентов в уравнении реакции методом электронного баланса ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА Модуль 4. Лекция 16. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций
ок-ль вос-ль среда кислая Ионная схема реакции K + + MnO 4 + Na + + NO 2 + 2H + + SO 4 2 Mn 2+ + NO 3 + … Окислительно-восстановительные пары MnO 4 Mn 2 + NO 2 NO 3 Установление материального баланса в уравнениях полуреакций MnO 4 + 8H + Mn 2+ + 4H 2 O [O 2 ] + 2H + = H 2 O NO 2 + H 2 O NO 3 + 2H + H 2 O = [O 2 ] + 2H + Составление уравнения реакции методом электронно-ионного баланса ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА Модуль 4. Лекция 16. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций
Расчет числа отданных и принятых электронов в полуреакциях MnO 4 + 8 H + + 5 = Mn 2+ + 4 H 2 O электронно-ионное уравнение баланс зарядов: ‑1 + 8 + 5 ( ‑1) = +2 полуреакции восстановления NO 2 + H 2 O – 2 = NO 3 + 2 H + электронно-ионное уравнение баланс зарядов: ‑1 – 2 ( ‑1) = ‑1 + 2 полуреакции окисления Электронно-ионная схема реакции MnO 4 + 8H + + 5 = Mn 2 + + 4H 2 O 2 NO 2 + H 2 O – 2 = NO 3 + 2H + 5 2MnO 4 + 5NO 2 + 16H + + 5H 2 O= 2Mn 2 + + 5NO 3 + 10H + + 8H 2 O Ионное и молекулярное уравнения реакции 2MnO 4 + 5NO 2 + 6H + = 2Mn 2 + + 5NO 3 + 3H 2 O 2KMnO 4 + 5NaNO 2 + 3H 2 SO 4 = 2MnSO 4 + 5NaNO 3 + K 2 SO 4 + 3H 2 O Составление уравнения реакции ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА Модуль 4. Лекция 16. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций
В электронно-ионные уравнения полуреакций с заданной кислой средой помимо окисленных и восстановленных форм включают ионы H + и молекулы H 2 O [O 2 - ] + 2H + = H 2 O H 2 O = [O 2 - ] + 2H + Примеры электронно-ионных уравнений полуреакций Cr 2 O 7 2‑ Cr 3+ Cr 2 O 7 2‑ + 14 H + + 6 = 2 Cr 3+ + 7 H 2 O ‑ полуреакция восстановления PbS PbSO 4 PbS + 4 H 2 O – 8 = PbSO 4 + 8 H + ‑ полуреакция окисления Малорастворимые PbS и PbSO 4 записаны в молекулярной форме ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА Модуль 4. Лекция 16. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций
Число отданных и принятых электронов в полуреакциях с участием сложных частиц, содержащих атомы элемента в разных степенях окисления, определяют по балансу зарядов Пример 1. Co 3 O 4 + H + Co 2+ Co 3 O 4 + 8H + + х = 3Co 2+ + 4H 2 O баланс зарядов: 8 + х( ‑1) = 6 х = 2 Co 3 O 4 + 8 H + + 2 = 3 Co 2+ + 4 H 2 O полуреакция восстановления Пример 2. Fe 3 O 4 + H + Fe 3+ Fe 3 O 4 + 8 H + + х = 3 Fe 3+ + 4 H 2 O баланс зарядов: 8 + х( ‑1) = 9 х = ‑1 Fe 3 O 4 + 8 H + ‑ = 3 Fe 3+ + 4 H 2 O полуреакция окисления Составление уравнений полуреакций по балансу зарядов ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА Модуль 4. Лекция 16. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций
вос-ль ок-ль среда кислая Ионная схема реакции P + H + + NO 3 ¯ H 3 PO 4 + NO 2 Электронно-ионная схема и ионное уравнение P + 4H 2 O – 5 = H 3 PO 4 + 5H + 1 окисление NO 3 ¯ + 2H + + = NO 2 + H 2 O 5 восстановление P + 5NO 3 ¯ + 5H + = H 3 PO 4 + 5NO 2 + H 2 O Молекулярное уравнение P + 5HNO 3 ( конц ) = H 3 PO 4 + 5NO 2 + H 2 O ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА Модуль 4. Лекция 16. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций
В электронно-ионные уравнения полуреакций с заданной щелочной средой помимо окисленных и восстановленных форм включают ионы О H ¯ и молекулы H 2 O [O 2 - ] + H 2 О = 2О H ¯ 2ОН ¯ = [O 2 - ] + H 2 О Примеры электронно-ионных уравнений полуреакций NO 3 ¯ NO 2 ¯ NO 3 ¯ + H 2 O + 2 = NO 2 ¯ + 2ОН¯ ‑ полуреакция восстановления I 2 IO 3 ¯ I 2 + 1 2ОН¯ – 10 = 2IO 3 ¯ + 6H 2 O ‑ полуреакция окисления ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА Модуль 4. Лекция 16. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций Составление уравнений полуреакций с заданной щелочной средой
вос-ль ок-ль среда щелочная Ионная схема реакции Mn 2+ + SO 4 2 ‑ + K + + ClO¯ + Na + + OH¯ MnO 2 + Cl¯ Электронно-ионная схема и ионное уравнение Mn 2+ + 4 ОН ¯ ‑ 2 = MnO 2 + 2H 2 O 1 окисление ClO¯ + H 2 O + 2 = Cl¯ + 2OH¯ 1 восстановление Mn 2+ + ClO¯ + 2 ОН ¯ = MnO 2 + Cl¯ + H 2 O Молекулярное уравнение MnSO 4 + KClO + 2NaOH = MnO 2 + KCl + Na 2 SO 4 + H 2 O Составление уравнения реакции MnSO 4 + KClO + NaOH MnO 2 + Cl¯ методом электронно-ионного баланса ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА Модуль 4. Лекция 16. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций
В нейтральной среде концентрация ионов H + и ОН¯ мала, в левой части уравнений полуреакций, кроме окислителя и восстановителя, могут быть записаны только молекулы H 2 O [O 2 - ] + H 2 О = 2О H ¯ H 2 O = [O 2 - ] + 2H + Примеры электронно-ионных уравнений полуреакций MnO 4 2 MnO 2 MnO 4 2 + 2 H 2 O + 2 = MnO 2 + 4ОН¯ ‑ полуреакция восстановления Mn 2+ MnO 2 Mn 2+ + 2 H 2 O – 2 = MnO 2 + 4 H + ‑ полуреакция окисления ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА Модуль 4. Лекция 16. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций Составление уравнений полуреакций с заданной нейтральной средой
ок-ль вос-ль среда нейтральная Ионная схема реакции K + + MnO 4 + 2Na + + SO 3 2 - + H 2 O MnO 2 + SO 4 2 ‑ Электронно-ионная схема MnO 4 + 2H 2 O + 3 = MnO 2 + 4 ОН ¯ 2 восстановление SO 3 2 ‑ + H 2 O – 2 = SO 4 2 ‑ + 2H + 3 окисление 2MnO 4 + 3SO 3 2 ‑ + 7H 2 O = 2MnO 2 + 3SO 4 2 ‑ + 8OH¯ + 6H + объединяют ионы H + и ОН ‑ в молекулы воды 6 H 2 O + 2OH¯ Ионное и молекулярное уравнения 2MnO 4 + 3SO 3 2 ‑ + H 2 O = 2MnO 2 + 3SO 4 2 ‑ + 2OH¯ 2KMnO 4 + 3Na 2 SO 3 + H 2 O = 2MnO 2 + 3Na 2 SO 4 + 2KOH Составление уравнения реакции KMnO 4 + Na 2 SO 3 + H 2 O MnO 2 + SO 4 2 ‑ методом электронно-ионного баланса ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА Модуль 4. Лекция 16. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций
K 2 (S 5 ) + O 3 + H 2 O S + O 2 вос-ль ок-ль среда нейтральная Ионная схема реакции 2K + + (S 5 ) 2 ‑ + O 3 + H 2 O S + O 2 Электронно-ионная схема и ионное уравнение (S 5 ) 2 ‑ ‑ 2 = 5S 1 окисление O 3 + H 2 O + 2 = O 2 +2 OH 1 восстановление уравнение баланса зарядов: х( 1) = 2; х = 2 (S 5 ) 2 ‑ + O 3 + H 2 O = 5S + O 2 +2 ОН Молекулярное уравнение K 2 ( S 5 ) + O 3 + H 2 O = 5S + O 2 + 2KOH Составление уравнения реакции K 2 (S 5 ) + O 3 + H 2 O S + O 2 методом электронно-ионного баланса ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА Модуль 4. Лекция 16. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций
Модуль 4. Лекция 16. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций ок-ль вос-ль среда не задана 2K + + Cr 2 O 7 2 ‑ + Na + + NO 2 +… Cr 3+ + NO 3 Cr 2 O 7 2 ‑ + 14H + + 6 = 2Cr 3+ + 7H 2 O 1 восстановление NO 2 + 2OH ¯ ‑ 2 = NO 3 + H 2 O 3 окисление Cr 2 O 7 2 ‑ + 3NO 2 + 14H + + 6OH¯ = 2Cr 3+ + 3NO 3 + 10H 2 O 6H 2 O + 8H + Ионное уравнение Cr 2 O 7 2 ‑ + 3NO 2 + 8H + = 2Cr 3+ + 3NO 3 + 4H 2 O Среда кислая, для ее создания используют H 2 SO 4 (разб) K 2 Cr 2 O 7 + 3NaNO 2 + 4H 2 SO 4 = Cr 2 (SO 4 ) 3 + 3NaNO 3 + K 2 SO 4 + 4H 2 O Составление уравнения реакции K 2 Cr 2 O 7 + NaNO 2 +… Cr 3+ + NO 3 методом электронно-ионного баланса ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА
Основными способами составления уравнений окислительно-восстановительных реакций являются методы электронного и электронно-ионного баланса Все способы составления уравнений окислительно-восстановительных реакций основаны на равенстве числа электронов, отданных восстановителем, и принятых окислителем (электронном балансе) Метод электронно-ионного баланса (или электронно-ионных полуреакций) используют при составлении уравнений реакций, протекающих в растворе В электронно-ионные уравнения полуреакций помимо окислителя и восстановителя, в зависимости от среды, включают ионы H +, OH¯ и молекулы H 2 O ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА Модуль 4. Лекция 16. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций
Никольский А.Б., Суворов А.В. Химия. - СПб: Химиздат, 2001 Степин Б.Д., Цветков А.А. Неорганическая химия. - М.: Высш. шк., 1994 Карапетьянц М.Х. Общая и неорганическая химия. - М.: Химия, 2000 Угай Я.А. Общая и неорганическая химия. - М.: Высш. шк., 2007 Неорганическая химия. В 3 т. Т. 1: Физико-химические основы неорганической химии. Под ред. Ю. Д. Третьякова. - М.: Академия, 2004 Лидин Р.А. Задачи по общей и неорганической химии. - М.: ВЛАДОС, 2004 Гаршин А.П. Неорганическая химия в схемах, рисунках, таблицах, формулах, химических реакциях. - СПб.: Лань, 2000 ИННОВАЦИОННАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА Модуль 4. Лекция 16. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций
